RO121439B1 - Perforator pneumatic, cu rotire independentă a sfredelului - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un perforator pneumatic, cu rotire independentă a sfredelului, destinat perforării rocilor în minerit. Perforatorul pneumatic, conform invenţiei, are în componenţă un mecanism de percuţie (C), în al cărui cilindru (5) culisează un piston (6) care are montată, pe coadă, o buc?ă intermediară (7), prevăzută cu ni?te găuri (o) conice, obturate sau nu de către o buc?ă (8) flotantă, care poate culisa îninteriorul buc?ei intermediare (7), între un guler (p) al acesteia ?i un capăt (n) al cozii pistonului (6), în faţa mecanismului (C) de percuţie, fiind amplasat un reductor (D) cu două trepte, care rote?te buc?a de antrenare (16), sub care, paralel cu aceasta, este amplasat un motor (E) pneumatic rotativ, cu roţi dinţate (30 ?i 36) care acţionează reductorul (D).

Description

Invenția se referă la un perforator pneumatic cu rotire independentă a sfredelului, destinat perforării rocilor în minerit.

Sunt cunoscute perforatoare cu rotire dependentă a sfredelului și rotoperforatoare la care motorul pneumatic rotativ cu roți dințate este amplasat lângă mecanismul de percuție, lateral și deasupra acestuia sau în fața acestui mecanism. Reductorul acționat de acest motor are, de regulă, șase roți cu dantură exterioară, roata de ieșire rotind bucșa de antrenare a sfredelului. Sunt cunoscute perforatoare rotopercutante cu mecanism de rotire amplasat în spatele mecanismului de percuție, cu transmitere laterală și spre față a mișcării de rotație. Dezavantajele acestor perforatoare sunt greutatea și complexitatea mare a construcției lor. Mecanismul de percuție, utilizat la unele tipuri de perforatoare, are distribuție cu supapă, această construcție determinând consumul specific ridicat de aer comprimat. Alte tipuri de perforatoare au distribuția realizată de coada pistonului. Dezavantajul lor constă în faptul că au cea mai mică forță rezultantă medie, care acționează asupra pistonului, astfel că lucrul mecanic efectuat de acesta, implicit viteza de perforare sunt mai scăzute. Un dezavantaj al tuturor sistemelor de distribuție menționate este că în partea finală a cursei active, în fața pistonului se formează o pernă de aer (contrapresiune) a cărui presiune ajunge să egaleze presiunea aerului comprimat din rețea, înainte de momentul percuției. Contrapresiunea are un efect negativ, de amortizare a loviturii pistonului, scăzând astfel viteza de perforare.

Problema pe care o rezolvă invenția este de a realiza un perforator pneumatic cu rotire independentă a sfredelului, astfel construit, încât să asigure un consum specific mic de aer comprimat și o viteză mărită de perforare.

Perforatorul conform invenției rezolvă problema propusă, prin aceea că are un sistem de distribuție prin piston, la care extremitatea din spate a cozii pistonului este de formă tubulară, cu găuri echidistante, care în timpul cursei active sunt obturate, iar în timpul cursei de retur a pistonului sunt lăsate libere de o bucșă flotantă, situată în zona respectivă, iar în momentul percuției, canalul circular din alezajul distribuitorului, care asigură alimentarea cu aer comprimat pentru cursa de retur a pistonului, este deschis doar parțial, de extremitatea din spate a tijei pistonului, astfel încât contrapresiunea în fața pistonului, neavând o valoare mare, amortizarea loviturii este mai mică decât la construcțiile clasice, deci energia de lovire a pistonului crește, crescând implicit efectul loviturii, abia după momentul percuției, când bucșa flotantă deschide orificiile din tija pistonului, începe alimentarea masivă cu aer comprimat, pentru efectuarea cursei de retur a pistonului. Alimentarea cu aer comprimat, în timpul cursei de retur a pistonului, se realizează într-un interval mai mare decât la construcțiile clasice, crește forța rezultantă medie care acționează asupra pistonului în cursa de retur și se realizează de asemenea creșterea intervalului de alimentare cu aer comprimat, pentru realizarea cursei active a pistonului, pentru aceeași cursă ca la o construcție clasică, crește forța medie rezultantă ce acționează asupra pistonului în cursa activă, deci crește și energia pistonului, implicit efectul loviturii. Motorul care realizează rotirea independentă a sfredelului este situat la extremitatea din față a perforatorului, fiind un motor pneumatic cu roți dințate, amplasat sub bucșa de antrenare a sfredelului și paralel cu aceasta, pinionul de atac al roții motoare a motorului, orientat spre spatele perforatorului, constituind intrarea într-un reductor cu două trepte, în treapta întâi pinionul de atac angrenându-se cu o roată dințată cu dantură interioară, situată pe același ax cu pinionul treptei a doua a reductorului (axa lor fiind situată în planul vertical axial al perforatorului), în timp ce pinionul treptei a doua antrenează roata de ieșire a reductorului, cuplată cu bucșa de antrenare ce rotește cepul sau sfredelul.

Perforatorul pneumatic, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- are o energie mare de lovire;

- are o construcție simplă, o greutate redusă, fiind ușor de manevrat și întreținut.

RO 121439 Β1

Invenția va fi prezentată, în continuare, în mod detaliat, în legătură și cu fig. 1 ...3,1 care reprezintă:

- fig. 1, secțiune longitudinală, în plan vertical, prin perforatorul pneumatic cu rotire3 independentă a sfredelului;

- fig. 2, secțiune longitudinală, în plan orizontal, prin motorul pneumatic rotativ al per- 5 foratorului din fig. 1 și parțial prin reductor (treapta întâi a reductorului);

- fig. 3, vedere din față a perforatorului din fig. 1.7

Perforatorul pneumatic cu rotire independentă a sfredelului, conform invenției, are în componență un capac-spate A, conform fig. 1, la care se aduce aerul comprimat printr-un9 orificiu a. în capacul-spate A este fixată o țeavă 1 de apă prin care circulă apa de spălare a găurii perforate. în fața capacului-spate A este poziționat un distribuitor B, în sine cunoscut, 11 având un corp 2 prevăzut cu un alezaj axial, din spate, prin niște canale b se alimentează cu aer comprimat un canal circular c situat spre față, în alezajul axial al corpului 2, care co- 13 munică spre exterior, cu porțiunea de centrare din față a corpului 2, prin niște canale d. în alezajul corpului-distribuitor 2 este presată o bucșă de distribuție 3, prevăzută la spate cu un 15 guler, în al cărei alezaj există un canal circular e spre față, comunicând prin niște ferestre cu canalul c. Spre spate, în alezajul bucșei 3, există un canal circular f, comunicând prin fe- 17 restre cu canalele d, iar la spate, bucșa 3 este asigurată cu un inel elastic 4.

Distribuitorul B este centrat la partea din spate a cilindrului 5 al unui mecanism de 19 percuție C, cilindrul 5 având în partea din spate niște degajări g comunicând cu canalele d, iar spre față niște degajări h comunicând cu degajările g prin niște canale i. Cilindrul 5 este 21 prevăzut de asemenea cu niște ferestre de evacuare j, aflate în legătură cu un spațiu colector k, aflat în comunicare cu atmosfera. în cilindrul 5 lucrează un piston profilat 6 a cărui 23 coadă se termină cu un guler I, cu o porțiune filetată m și are o zonă de centrare n. Pe coada pistonului 6 este centrată, pe porțiunea n și înfiletată pe porțiunea m, tamponând gulerul I, 25 o bucșă 7 intermediară, prevăzută cu niște găuri conice o cu diametrul mare spre exterior, amplasate echidistant într-o secțiune transversală a bucșei 7 al cărei alezaj axial se termină 27 la spate cu un guler interior p, amplasat în spatele găurilor o. în interiorul bucșei 7 există o bucșă flotantă 8, prevăzută cu un alezaj terminat la spate cu un guler interior, bucșa 8 obtu- 29 rând sau deschizând la interior găurile conice o din bucșa 7. Cursa mică a bucșei flotante 8 este limitată la spate de gulerul p al bucșei 7, iar spre față de frontalul porțiunii n a cozii 31 pistonului 6. Un arc de compresiune foarte slab 9 menține bucșa flotantă 8 în poziția limită spate în contact cu gulerul p, atunci când perforatorul nu este pornit. 33

Cilindrul 5 este închis în partea din față de un capac-față 10 care are o flanșă urmată spre față de o porțiune de centrare cilindrică r, prevăzută cu o frezare plană s și în care se 35 montează o bucșă de ghidare 11. în partea din față a capacului 10, în alezajul lui, este presată o bucșă de centrare 12 al cărei guler inelar t, la exterior, constituie o cale de rulare 37 pentru o colivie cu ace 13 pe care se centrează o roată dințată de ieșire 14 a unui reductor D al mecanismului de rotire. Roata dințată 14 are un butuc tubular prevăzut la exterior cu ca- 39 nale pentru ungere și cu un guler exterior u, extremitatea-față a butucului fiind terminată cu niște gheare de cuplare frontale v. în alezajul în trepte al butucului tubular al roții dințate 14, 41 este presată o bucșă-sfredel 15 în care intră extremitatea cepului perforatorului, ghearele frontale v fiind cuplate cu ghearele unei bucșe de antrenare 16 care rotește fusul de per- 43 forare. Bucșa de antrenare 16 are în fața ei șaiba de presiune 17, în fața acesteia existând o șaibă amortizor 18 din cauciuc și o bridă 19 prevăzută cu o porțiune de centrare w, piesele 45 14, 16, 17, 18 fiind lăgăruite și centrate într-o bucșă cu guler 20.

RO 121439 Β1

Forța de avans la perforare, transmisă bucșei-sfredel 15 și butucului roții dințate 14, este preluată de rulmentul axial 21 (sprijin axial al roții 14), care este montat în interiorul gulerului inelar t al bucșei de centrare 12. Roata dințată 14 este antrenată de un pinion 22 (al treptei a doua a reductorului D) montat cu pană pe un arbore 23 care este lăgăruit pe lagăre de rostogolire și antrenat de o roată dințată 24 cu dantură interioară și fixată pe arborele 23 printr-o pană 25. Piesele 14, 22, 23, 24 sunt amplasate într-o carcasă-reductor 26, poziționată pe porțiunea de centrare r a capacului 10 și închisă de un capac inferior 27, frezat plan în zona de contact cu suprafața s a capacului 10 și fixat de capacul 10 cu știfturi și șuruburi (nereprezentate).

în fața carcasei-reductor 26, sub bucșa de antrenare 16 și paralel cu aceasta, este amplasat un motor pneumatic E cu roți dințate, prin a cărui carcasă 28, în partea superioară, trece bucșa cu guler 20, aceasta având rol de centrare-poziționare între carcasele 26 și 28, în carcasa 28 fiind prevăzut un canal vertical transversal x (în secțiunea axială verticală a carcasei 28), care intersectează un canal circular y prevăzut în alezajul prin care trece bucșa cu guler 20. în carcasa 28 există de asemenea niște canale z prin care o parte din aerul comprimat încărcat cu ulei, după ce a lucrat în motorul pneumatic E, este dirijat spre canalele exterioare din butucul tubular al roții dințate 14, având rol de ungere, în sine cunoscut, la extremitatea față, carcasa 28 fiind închisă cu un capac frontal 29.

Motorul pneumatic rotativ E, conform fig. 2, are în componență două roți dințate 30 și 36 cu axele paralele cu axa bucșei cu guler 20. Roata dințată motoare 30 are axul de ieșire danturat, îndreptat spre reductorul D, angrenându-se la interior cu roata dințată cu dantură interioară 24 (treapta întâi a reductorului D).

Lăgăruirea roților motorului E se face cu lagăre cu rostogolire, pentru ungerea lor utilizându-se niște ungătoare cu bilă 31. Fixarea elementelor A, B, 5,10,26,28,19 se face, conform fig. 3, cu doi tiranți de strângere 32 și cu niște piulițe 33. Elementele 26, 28, 29 sunt strânse cu niște buloane 34 și piulițe 35. Prin orificiul a, aerul comprimat este adus în interiorul capacului A.

Considerând pistonul 6 retras în spate la începutul cursei sale active, gulerul I al cozii pistonului 6 este situat între canalele e și f ale bucșei 3, iar găurile o din bucșa 7 sunt obturate de bucșa flotantă 8 aflată în contact cu gulerul p, aerul comprimat pătrunzând prin canalele b, c, e și pe lângă coada pistonului 6, în spațiul dintre corpul distribuitor 2 și pistonul 6, propulsându-l pe acesta în cursa activă. Constructiv, alimentarea cu aer comprimat a spațiului dintre corpul 2 și pistonul 6, pe traseul b, c, e, se face într-un interval mai lung decât la construcțiile clasice (gâtul cozii pistonului 6 fiind mai lung), considerând cursa pistonului aceeași.

După ce muchia din față a gulerului I trece de canalul e, alimentarea cu aer comprimat a spațiului dintre corpul 2 și pistonul 6 se întrerupe. în acest spațiu are loc un proces de destindere și deoarece lungimea cursei corespunzătoare procesului de destindere este mai mică decât la construcțiile clasice, în timp ce presiunea medie a aerului comprimat care lucrează asupra pistonului până în momentul deschiderii ferestrei de evacuare j din cilindrul este mai mare decât la construcțiile clasice, deci lucrul mecanic și energia de lovire a pistonului sunt mai mari. La deschiderea ferestrei de evacuare j, presiunea în spatele pistonului începe să scadă, aerul comprimat care a lucrat asupra pistonului 6 în timpul cursei active fiind eșapat prin fereastra j în colectorul k și apoi în atmosferă.

în momentul percuției, extremitatea spate a bucșei 7 a deschis doar parțial canalul f, iar presiunea aerului comprimat din fața pistonului 6 (spațiul dintre pistonul 6 și capacul 10) nu are valoare atât de mare ca la construcțiile clasice, deci amortizarea loviturii este mai

RO 121439 Β1 mică, efectul loviturii pistonului 6 fiind mai mare. între deschiderea canalului f și momentul1 percuției, aerul comprimat venit din interiorul capacului A, prin alezajul bucșei 3, pătrunde pe traseul f, d, g, i, h în fața pistonului 6, dar presiunea de acolo va crește mai lent, atingând3 în momentul percuției o valoare maximă mai mică decât la construcțiile clasice, de aceea amortizarea loviturii pistonului 6 este mai mică și efectul loviturii este mai mare. în momentul5 percuției, pistonul 6 se oprește, iar bucșa flotantă 8 se deplasează instantaneu înainte (din cauza inerției tamponând frontalul porțiunii n a cozii pistonului 6). Astfel se deschid găurile7 o, aerul comprimat pătrunde prin alezajul gulerului interior p din bucșa 7, apoi prin găurile o alimentează masiv canalul f (în paralel cu alimentarea prin fanta dintre extremitatea-spate9 a bucșei 7 și muchia spate a canalului f), presiunea în fața pistonului 6 crește rapid și pistonul 6 este propulsat în cursa de retur.11

Alimentarea spațiului dintre pistonul 6 și capacul 10 se face într-un interval mai mare decât la construcțiile clasice, deoarece după ce muchia din spate a bucșei 7 obturează ca- 13 naiul f, alimentarea canalului f cu aer comprimat se face în continuare prin alezajul gulerului p și prin găurile conice o lăsate deschise de bucșa flotantă 8 care în timpul cursei de retur 15 a pistonului 6 tamponează frontalul porțiunii n a cozii pistonului 6, iar după ce între găurile o și canalul f se întrerupe legătura, începe destinderea aerului comprimat în spațiul dintre 17 pistonul 6 și capacul 10. Lungimea cursei de retur corespunzătoare acestei destinderi este mai mică decât la construcțiile clasice, deci presiunea medie a aerului comprimat care 19 lucrează asupra pistonului 6 este mai mare, lucrul mecanic este mai mare, de aceea canalul e din bucșa 3 poate fi deschis (constructiv) mai repede de gulerul I al cozii pistonului 6. 21

Alimentarea cu aer comprimat a spațiului dintre pistonul 6 și corpul distribuitor 2 începe mai repede și durează mai mult (până la capătul cursei de retur) decât la construcțiile 23 clasice, astfel că pistonul 6 este frânat și apoi oprit, bucșa flotantă 8 trece iar în poziția limită din spate, tamponând gulerul p și obturând găurile o, se reia apoi cursa activă a pistonului 25 6 și ciclul se repetă. Arcul 9 nu mai are nici un rol după ce pistonul a început realizarea curselor alternative, acest arc 9 rămânând în stare comprimată, neavând timp să se destindă. 27 Reductorul D demultiplică turația motorului pneumatic E, cu mărirea corespunzătoare a cuplului motor, butucul tubular al roții dințate 14 rotind bucșa de antrenare 16 a fusului de 29 perforare. Motorul pneumatic E se alimentează cu aer comprimat pe la una din extremitățile canalului x, aerul uzat fiind refulat la cealaltă extremitate a canalului x. Canalul y constituie 31 traseul de ocolire a bucșei 20, iar șaiba amortizor 18 preia și amortizează loviturile transmise de fusul de perforare asupra bucșei de antrenare 16, micșorând solicitările la care sunt 33 supuși tiranții 32 și piulițele 33.

într-o altă variantă, subansamblurile D și E, împreună cu capacul - față 10, fiind cu- 35 plate rigid între ele, se pot roti cu 180° în jurul axei centrale a capacului - față 10, după desfacerea piulițelor 33 și retragerea tiranților 32, prin rotirea capacului 10 în alezajul cilindrului 37

5. Axa centrală a capacului - față 10 și a alezajului cilindrului 5 coincide cu axa centrală a bucșei de antrenare 16 a sfredelului, astfel că motorul pneumatic E va fi situat deasupra 39 bucșei de antrenare 16 atunci când perforatorul este poziționat orizontal.

Claims (5)

1. Perforator pneumatic cu rotire independentă a sfredelului, destinat perforării rocilor în minerit, având în componență un distribuitor (B) specific distribuției prin piston, închis cu 45 un capac - spate (A), caracterizat prin aceea că distribuitorul (B) este constituit dintr-un corp (2) prevăzut cu un alezaj axial, o bucșă de distribuție (3) în interiorul căreia culisează 47

RO 121439 Β1 și sunt montate concentric o bucșă intermediară (7) și o bucșă flotantă (8), situate pe coada pistonului (6) unui mecanism percutor (C) care cuprinde un cilindru (5) și un piston (6), precum și un capac - față (10) în care este montată o bucșă de ghidare (11), mecanismul percutor (C) fiind cuplat prin intermediul unei bucșe de centrare (12) la un reductor (D) a cărui roată dințată de ieșire (14) rotește o bucșă de antrenare (16), care împreună cu butucul tubular al roții (14) este lăgăruită într-o bucșă cu guler (20), roata dințată (14) fiind în angrenare cu un pinion (22) fixat cu pană pe un arbore (23) antrenat de o roată dințată (24) cu dantură interioară, piesele reductorului (D) fiind amplasate într-o carcasă - reductor (26), roata dințată (24) fiind acționată de axul danturat îndreptat spre spate al roții dințate (30) a unui motor pneumatic (E) cu roți dințate (30, 36) ce lucrează într-o carcasă (28) prin care trece și bucșa cu guler (20) care este paralelă cu roțile dințate (30, 36) ale motorului pneumatic (E).

2. Perforator pneumatic, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că pistonul (6) mecanismului de percuție (C) are coada prevăzută cu un guler (I), cu o porțiune filetată (m) și cu o zonă de centrare (n) pentru fixarea bucșei intermediare (7) care are niște găuri conice (o) amplasate echidistant și un guler interior (p), astfel încât bucșa flotantă (8) obturează sau deschide găurile conice (o), iar cursa mică a bucșei flotante (8) este limitată la spate de gulerul (p) bucșei intermediare (7), iar spre față este limitată de partea frontală a zonei de centrare (n) a cozii pistonului (6), poziția limită spate a bucșei (8) flotante fiind menținută de un arc de compresiune (9) foarte slab, atunci când perforatorul nu este pornit.

3. Perforator pneumatic, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că reductorul (D) are roata dințată de ieșire (14) centrată pe o colivie cu ace (13), a cărei cale de rulare o constituie un guler inelar (t) al bucșei de centrare (12), roata dințată (14) menționată având un butuc tubular în al cărui alezaj în trepte este presată o bucșă sfredel (15) și al cărei capăt este prevăzut cu niște gheare (v) frontale care se cuplează cu ghearele unei bucșe (16) de antrenare a fusului de perforare, care are în față o șaibă de presiune (17), o șaibă amortizor (18) și o bridă (19), cele două șaibe (17,18) împreună cu roata dințată (14) de ieșire fiind lăgăruite și centrate într-o bucșă cu guler (20), iar forța de avans la perforare, transmisă bucșei sfredel (15) și butucului roții dințate (14) de ieșire, este preluată de un rulment axial (21) de sprijin al roții (14), montat în interiorul gulerului inelar (t) al bucșei de centrare (12), roata dințată (14) fiind antrenată de pinionul (22) treptei a doua a reductorului (D) montat cu pană pe arborele (23) pe care este fixată roata dințată (24) cu dantură interioară, care împreună cu roata dințată (14) de ieșire, cu pinionul (22) și cu arborele (23) se află în carcasa - reductor (26) situată pe porțiunea de centrare (r) a capacului - față (10) și închisă de un capac inferior (27).

4. Perforator pneumatic, conform revendicărilor 1, 2 și 3, caracterizat prin aceea că motorul pneumatic (E) cu roți dințate (30, 36) este amplasat în fața carcasei - reductor (26) sub bucșa de antrenare (16) și paralel cu aceasta, în așa fel, încât prin carcasa (28) motorului (E), în partea superioară, trece bucșa cu guler (20) cu rol de centrare - poziționare între cele două carcase (26 și 28), în secțiunea axială a carcasei (28) motorului (E) fiind prevăzut un canal transversal (x) care intersectează un canal circular (y) din alezajul prin care trece bucșa cu guler (20), în secțiune transversală prin carcasa (28) motorului (E) fiind prevăzute și niște canale (z) prin care o parte din aerul comprimat încărcat cu ulei, după ce a lucrat în motorul pneumatic (E), este dirijat spre canalele exterioare ale butucului tubular

RO 121439 Β1 al roții dințate de ieșire (14), iar roata dințată motoare (30) are axul de ieșire danturat1 îndreptat spre reductor (D) și angrenat cu roata dințată (24) cu dantura interioară, lăgăruirea roților (30,36) motorului (E) făcându-se cu lagăre de rostogolire, pentru a căror ungere, sunt3 prevăzute niște ungătoare cu bile (31).

5. Perforator pneumatic, conform revendicărilor 1. .4, caracterizat prin aceea că5 ansamblul motor (E) - reductor (D) împreună cu capacul-față (10) se pot roti cu 180° în jurul axei centrale a capacului (10), prin retragerea tiranților (32).7